一种具有炉内强制高温内循环的管道式蒸汽锅炉的制作方法

1.本实用新型涉及蒸汽锅炉技术领域，特别涉及一种具有炉内强制高温内循环的管道式蒸汽锅炉。


背景技术：

2.目前，传统的蒸汽锅炉都有上集箱和下集箱，所述上集箱设置有的汽水分界面，形成稳定的水位，所述上集箱和所述下集箱之间连通有多条受热钢管。蒸汽锅炉在工作时，位于炉膛高温区域的所述受热钢管中的水受热会向上流动，那么，位于周边非高温区域的所述受热管中的水就会向下流动，形成自然循环，蒸汽在所述汽水分界面不断蒸发，水位下降，当水位下降到低水位时，锅炉就会自动补水，当补到高水位时停止补水，这种蒸汽锅炉工作原理简单可靠，大型蒸汽锅炉多数采用这种形式，但这种蒸汽锅炉的缺点是容水量很大，在正常工作时一旦锅炉水泄漏到炉膛，其爆炸的威力也很巨大。另外还有一类无固定汽水分界面的蒸汽锅炉，如直流锅炉和贯流锅炉，这种蒸汽锅炉工作模式基本都是强制给水，一边给水一边出蒸汽，没有内循环，输出的蒸汽带水一起送到汽水分离器，分离出来的水经过疏水阀排到水箱，此类蒸汽锅炉的优点是容水量大幅减少，启动快，反应迅速，其缺点是蒸汽品质很难控制，高温换热管路容易干烧，当汽水分离水量比较多时，就会大幅提高给水温度，使得节能器节能效果降低，热效率降低，运行成本提高。


技术实现要素：

3.本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提出一种具有炉内强制高温内循环的管道式蒸汽锅炉。
4.根据本实用新型的一方面实施例的具有炉内强制高温内循环的管道式蒸汽锅炉，包括：前置防气蚀水泵、常温换热管路、给水水泵、强制高温内循环回路及燃烧器；常温换热管路一端与所述前置防气蚀水泵的出口连接；给水水泵的进口与所述常温换热管路的另一端连接；强制高温内循环回路主要由强制内循环水泵、高温高压换热管路、汽水分离器和水位控制给水装置组成，所述汽水分离器具有汽水进口、蒸汽出口和分离水出口，所述水位控制给水装置具有分离水进口、给水进口和混水出口；所述高温高压换热管路一端和所述强制内循环水泵的出口连通，另一端和所述汽水分离器的汽水进口连通；所述蒸汽出口用于输出饱和蒸汽，所述分离水出口和所述水位控制给水装置的分离水进口连通；所述给水进口和所述给水水泵的出口连通，所述混水出口和所述强制内循环水泵的进口连通；燃烧器用于自下而上对所述高温高压换热管路及所述常温换热管路进行依次加热。
5.和背景技术中无固定汽水分界面的蒸汽锅炉相比，这里最重要的区别在于所述汽水分离器分离的水无需经过疏水阀排到常温换热管路，而是保持高温高压的状态通过所述分离水出口直接排到所述水位控制给水装置的混水腔，和来自所述给水水泵的补给水混合后再通过所述强制内循环水泵与所述高温高压换热管路和汽水分离器构成炉内强制高温内循环系统。
6.根据本实用新型实施例的具有炉内强制高温内循环的管道式蒸汽锅炉，至少具有如下有益效果：前置防汽蚀水泵的作用是适当提升常温换热管路内的水压，使得水温在95℃时，给水水泵的进口仍不会发生汽化，避免气蚀现象的出现；给水水泵以恒压差方式给高温高压换热管路供水，水位控制给水装置里的浮件会根据蒸汽输出量的变化自动同步按需补水；强制内循环水泵可以给高温高压换热管路提供不低于防止干烧所需最低循环倍率的水量，以确保高温高压换热管路始终处于全湿壁状态下换热，汽水分离后的水直接经过水位控制给水装置的混水腔参与高温内循环，这部分循环水没有降低温度和压力，所以没有能量损失，另一方面常温换热管路没有了高温疏水的回收掺混，其给水水温更低，这有助于常温换热管路更高效的吸收烟气余热，排烟温度大幅降低，节能效果显著。
7.根据本实用新型的某些实施例，所述水位控制给水装置根据所述蒸汽出口的蒸汽量控制所述给水进口的开度。
8.根据本实用新型的某些实施例，所述水位控制给水装置分上下结构，上部为给水腔，内设有给水调节阀，所述给水调节阀与所述给水进口连通，所述水位控制给水装置的下部为混水腔，所述混水腔里设有浮件，用于将所述混水腔里的水位变化传递到上部的所述给水腔，用于控制所述给水调节阀的开度，从而实现给水量的自动调节，所述给水腔和所述混水腔连通。
9.本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
10.本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
11.图1为本实用新型实施例的示意图；
12.图2为本实用新型实施例的部分原理示意图。
13.附图标记：前置防气蚀水泵110；常温换热管路120；给水水泵130；强制高温内循环回路140；汽水分离器150；蒸汽出口160；分离水出口170；汽水进口180；水位控制给水装置190；混水出口200；分离水进口210；给水进口220；高温高压换热管路230；强制内循环水泵240；混水腔250；浮件260；给水腔270；辅助管路280。
具体实施方式
14.下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
15.在本实用新型的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
16.在本实用新型的描述中，如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，
而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
17.本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型中的具体含义。
18.如图1和图2所示，根据本实用新型实施例的具有炉内强制高温内循环的管道式蒸汽锅炉，包括：前置防气蚀水泵110、常温换热管路120、给水水泵130、强制高温内循环回路140及燃烧器；常温换热管路120一端与前置防气蚀水泵110的出口连接；给水水泵130的进口与常温换热管路120的另一端连接；强制高温内循环回路140主要由强制内循环水泵240、高温高压换热管路230、汽水分离器150和水位控制给水装置190组成，汽水分离器150具有汽水进口180、蒸汽出口160和分离水出口170，水位控制给水装置190具有分离水进口210、给水进口220和混水出口200；高温高压换热管路230一端和强制内循环水泵240的出口连通，另一端和汽水分离器150的汽水进口180连通；蒸汽出口160用于输出饱和蒸汽，分离水出口170和水位控制给水装置190的分离水进口210连通；给水进口220和给水水泵130的出口连通，混水出口200和强制内循环水泵240的进口连通；水位控制给水装置190分上下结构，上部为给水腔270，内设有给水调节阀，给水调节阀与给水进口220连通，下部为混水腔250，混水腔250里设有浮件260，用于将混水腔250里的水位变化传递到上部的给水腔270，用于控制给水调节阀的开度，从而实现给水量的自动调节，给水腔270和混水腔250连通；燃烧器用于自下而上对高温高压换热管路230及常温换热管路120进行依次加热。
19.和背景技术中无固定汽水分界面的蒸汽锅炉相比，这里最重要的区别在于汽水分离器150分离的水无需经过疏水阀排到常温换热管路120，而是保持高温高压的状态通过分离水出口170直接排到水位控制给水装置190的混水腔250，和来自给水水泵130的补给水混合后再通过强制内循环水泵240与高温高压换热管路230和汽水分离器150构成炉内强制高温内循环系统。
20.前置防汽蚀水泵的作用是适当提升常温换热管路120内的水压，使得水温在95℃时，给水水泵130的进口仍不会发生汽化，避免气蚀现象的出现；给水水泵130以恒压差方式给高温高压换热管路230供水，水位控制给水装置190里的浮件260会根据蒸汽输出量的变化自动同步按需补水；强制内循环水泵240可以给高温高压换热管路230提供不低于防止干烧所需最低循环倍率的水量(循环倍率：在两相流中，循环倍率是指两相介质的总质量与气相介质质量之比)，以确保高温高压换热管路230始终处于全湿壁状态下换热，汽水分离后的水直接经过水位控制给水装置190的混水腔250参与高温内循环，这部分循环水没有降低温度和压力，所以没有能量损失，另一方面常温换热管路120没有了高温疏水的回收掺混，其给水水温更低，这有助于常温换热管路120更高效的吸收烟气余热，排烟温度大幅降低，节能效果显著。
21.混水腔和给水腔于外部通过辅助管路280连通，借助辅助管路280，可以使得混水腔250内的高温环境不会传递到给水腔270内，使得给水腔270处于相对低温环境中，避免在高温环境下加速内部器件的老化，可以提升整体的使用寿命。
22.水在高温高压换热管路230中被燃烧器加热，高温高压换热管路230中的水从汽水进口180进入汽水分离器150中，产生的蒸汽经过汽水分离器150分离后，蒸汽从蒸汽出口
160排出，分离出的高温高压水从分离水出口170进入到水位控制给水装置190内，再从混水出口200进入到强制内循环水泵240中，经过强制内循环水泵240送入到高温高压换热管路230中继续循环，借此形成高温内循环，高温高压换热管路230内因为产生蒸汽而损失的水由给水进口220补充。
23.当输出蒸汽量较大时，分离出的水较少，此时混水腔250内液面较低，给水进口220开口大，从给水进口220可以快速补水到给水腔270内，给水腔270水再补充到混水腔250，当输出蒸汽量较小时，分离出的水较多，此时混水腔250内液面较高，从给水进口220开度小，减缓从从给水进口220补水到给水腔270内，进而给水腔270的水进入到混水腔250也减少；可见上述的补水方式根据蒸汽的输出量实时调整。传统锅炉采用高低水位区间补水的方式，即水位低于预设位置后一次性补充水到预设高位，然后停止并等待下一次补水，这种补水方式一次性需要补充大量的水，会导致循环回路内的水温波动较大，导致生产的蒸汽质量出现波动，不利于输出稳定质量的蒸汽。可见本实施方式通过实现连续供水，可以保障输出稳定质量的蒸汽，效果非常显著。
24.以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
25.当然，本实用新型创造并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可作出等同变形或替换，这些等同的变型或替换均包含在本技术权利要求所限定的范围内。

技术特征：
1.一种具有炉内强制高温内循环的管道式蒸汽锅炉，其特征在于，包括：前置防气蚀水泵；常温换热管路，一端与所述前置防气蚀水泵的出口连接；给水水泵，其进口与所述常温换热管路的另一端连接；强制高温内循环回路，主要由强制内循环水泵、高温高压换热管路、汽水分离器和水位控制给水装置组成，所述汽水分离器具有汽水进口、蒸汽出口和分离水出口，所述水位控制给水装置具有分离水进口、给水进口和混水出口；所述高温高压换热管路一端和所述强制内循环水泵的出口连通，另一端和所述汽水分离器的汽水进口连通；所述蒸汽出口用于输出饱和蒸汽，所述分离水出口和所述水位控制给水装置的分离水进口连通，所述水位控制给水装置自动控制所述给水进口的开度；所述给水进口和所述给水水泵的出口连通，所述混水出口和所述强制内循环水泵的进口连通；燃烧器，用于自下而上对所述高温高压换热管路及所述常温换热管路进行依次加热。2.根据权利要求1所述的一种具有炉内强制高温内循环的管道式蒸汽锅炉，其特征在于，所述水位控制给水装置根据所述蒸汽出口的蒸汽量控制所述给水进口的开度。3.根据权利要求2所述的一种具有炉内强制高温内循环的管道式蒸汽锅炉，其特征在于，所述水位控制给水装置分上下结构，上部为给水腔，内设有给水调节阀，所述给水调节阀与所述给水进口连通，所述水位控制给水装置的下部为混水腔，所述混水腔里设有浮件，用于将所述混水腔里的水位变化传递到上部的所述给水腔，用于控制所述给水调节阀的开度，从而实现给水量的自动调节，所述给水腔和所述混水腔连通。

技术总结
本实用新型公开具有炉内强制高温内循环的管道式蒸汽锅炉，包括：常温换热管路一端与前置防气蚀水泵的出口连接；给水水泵的进口与常温换热管路另一端连接；强制高温内循环回路包括强制内循环水泵、高温高压换热管路、汽水分离器和水位控制给水装置，强制内循环水泵具有汽水进口、蒸汽出口和分离水出口，水位控制给水装置具有分离水进口、给水进口和混水出口；高温高压换热管路一端和强制内循环水泵出口连通，另一端和汽水进口连通；分离水出口和分离水进口连通；给水进口和给水水泵的出口连通，混水出口和强制内循环水泵进口连通；水位控制给水装置用于根据输出蒸汽的量自动调节给水量；燃烧器用于对高温高压换热管路及常温换热管路进行加热。换热管路进行加热。换热管路进行加热。


技术研发人员：刘维
受保护的技术使用者：广东普瑞玛实业有限公司
技术研发日：2023.02.10
技术公布日：2023/9/13